基于广义线性模型的固体推进剂贮存寿命评估

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1、基于广义线性模型的固体推进剂贮存寿命评估洪东跑一，王英华1，管飞1，马小兵2(1．中国运载火箭技术研究院，北京100076；2．北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京100191)摘要：研究了固体推进剂在贮存过程中性能退化对贮存寿命与可靠性的影响，提出了一种基于广义线性模型的固体推进剂贮存寿命与可靠性评估方法．首先结合固体推进剂退化数据的特点，利用位置刻度模型来描述固体推进剂抗拉强度与贮存时间的关系，建立了固体推进剂的贮存寿命模型．然后利用广义线性模型，给出了贮存寿命模型系数的极大似然估计．根据极大似然估计的渐近正态性，利用Fisher信息矩阵，给出了贮存寿命与可靠度近似置信下限．结合算

2、例表明该方法综合利用固体推进剂在不同贮存时间下的性能数据，改善了固体推进剂贮存寿命与可靠性评估精度．关键词：固体推进剂；抗拉强度；贮存寿命；广义线性模型；位置刻度模型中图分类号：V435：TBl14．3文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)0l-0029-04固体推进剂是影响发动机贮存寿命与可靠性的主要因素，对固体推进剂的贮存寿命与可靠性进行评估具有重要的意义．传统的寿命与可靠性评估通常是基于产品的失效或寿命终态特征进行的，而随着产品设计、制造水平的提高以及新技术、新材料与新工艺的不断应用，固体推进剂正逐步朝着高可靠、长寿命的方向发展．固体推进剂在允许的时间和成本内难以通过发

3、动机解剖、试车和实弹试射等试验来获得有效的寿命与可靠性数据⋯．因此，传统的寿命与可靠性评估方法难以满足固体推进剂的贮存评估要求．然而，在贮存过程中，固体推进剂的外观性能、燃烧性能、力学性能、密度等会随着贮存时间发生变化嵋-．针对固体推进剂的这一特性，国内外学者致力于研究固体推进剂的非破坏性评估方法¨⋯，这类方法通过固体推进剂老化机理研究其性能随贮存时间的变化规律，从而对其贮存寿命与可靠性进行评估．固体发动机及固体推进剂平贮件贮存试验均表明固体推进剂的力学性能会随贮存时间不断退化．退化是能够引起产品性能发生变化的一种物理或化学过程，这一变化随着贮存时间逐渐发展p。．当退化量超出规定的阈值时，会

4、导致推进剂失效．通过定期对固体推进剂平贮件的力学性能进行检测，可获得其在贮存过程中的力学性能退化数据．通过对退化数据进行建模分析，描述产品的性能随贮存时间的变化规律，并外推确定产品的失效时间，可在产品失效数据少甚至无失效的情况下。实现对高可靠、长寿命产品的贮存寿命与可靠性评估旧‘91．本文结合固体推进剂在贮存过程中的失效模式和失效机理，通过研究固体推进剂的力学性能在贮存过程中随贮存时间的变化规律，给出了一种利用性能退化数据的固体推进剂贮存寿命与可靠性评估方法．1固体推进剂性能退化固体推进剂在贮存过程中失效主要是由其贮收稿日期：2014-01—15；录用日期：2014-04-30；网络出版时间

5、：2014-06-2409：02网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／10．13700／j．bh．1001—5965，2014．0030．html+通讯作者：洪东跑(1983一)，男，浙江温州人，高级工程师，hloving@163．corn，主要研究方向为可靠性工程．戮甩格式：洪东跑．王英华．管飞，等．基于广义线性模型的固体推进荆贮存寿命评估lj3，北京航空航天大学学搬，2015，41(1)：29-32．HongDP，WangYH，GuanF，eta1．Storagelifeassessmentforsolidpropellantbased011generalizedli

6、nearmodel[JJ．JouroalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41fJj：29-32(inChinese)．30北京航空航天大学学报2015年存环境的影响和内在因素的变化造成的．在贮存InX=／z(t)+or(t)s(2)过程中，固体推进剂的性能包括力学性能、燃烧性其中，／．t(t)和盯(t)为位置参数和刻度参数；占为能和密度等会发生退化，并最终导致推进剂失效，分布函数为G(x)的随机变量，其中G(z)与位置其中力学性能的退化主要表现为推进剂抗拉强度参数及刻度参数无关．对式(2)进行变换可得下降．在推进剂浇铸

7、成型后，在固化过程中抗拉强度会有一个明显上升过程，稳定后，随着贮存时间缓慢开始下降．抗拉强度下降属于正常老化现象，通常是由于推进剂黏合剂分子结构网络链条断裂，使聚合物分子离解，变为更小的单元，增加了推进剂的流动性，降低了强度¨3．为了获得固体推进剂力学性能退化数据，需要在贮存过程中对推进剂的力学性能进行测试．为了便于对固体推进剂进行性能测试且不破坏固体发动机结构，在实际应用中，通常将推进剂方坯作为平贮件与固体